了解市场上DGA在线监测系统的不确定性
作者：维萨拉（北京）测量技术有限公司时间：2024-10-14 17:26:25 我要发布
变压器油中溶解气体分析系统（DGA）,尽管其精确度尚难以称之为绝对科学，却凭借其在探测与诊断变压器内部潜在可能故障方面的能力，数十年来一直是评估变压器健康状态不可或缺的工具。自20世纪90年代末在线监测技术诞生以来，市场上涌现了各式各样的在线气体监测系统，为用户提供多种可能。
然而，这一进步也伴随着各种挑战：各类不同的监测仪器均遵循着各自的技术规格与标准，这无疑加大了变压器所有者在众多选项中进行性能对比与综合性能评估的难度。此外，实验室用DGA分析使得这一领域变得愈发复杂。
测量准确度
不准确的DGA测量结果可能会导致错误的故障诊断，尤其是在气体浓度比例接近于故障阈值边缘时。此外，当检测到的浓度值逼近设备预设的警报值时，结果的不准确性可能会导致对变压器采取错误的维护措施。因此，了解DGA在线监测的不确定性和测量性能至关重要。
测量性能涵盖了多个动态特性维度，例如准确度、测量范围、响应时间、灵敏度以及稳定性（即仪器对老化及恶劣环境的耐受程度）。其中，准确度通常被认为是最重要的特性，同时也是最难界定的特性之一。它可能包括，也可能不包括可重复性这一要素——即在相同条件下重复测量时，结果应保持一致性的能力。然而，值得注意的是，准确度并不总是包含长期稳定性这一指标。单独来看，可重复性虽是影响测量不确定性的次要因素之一，但若将准确度孤立于其他不确定性来源之外考量，实际应用中的测量性能可能会产生误导性结论。
实验室DGA
实验室DGA的准确度深受多重因素的影响，从油样品质到分析设备，再到分析时所依据的标准，同时，人为因素在手动操作环节中始终存在且难以消除影响。最常见的不确定性来源包括油样的采集方法及其质量状况、气体提取方法、使用的气体分配系数，以及不同标准之间的差异等。此外，任何测量结果都不可能比校准中使用的参考更为准确。
最大的不确定性来源通常是样本质量。具体而言，氢气、一氧化碳等大量气体可能从油样中逸散，或者，空气中的环境气体（如氧气和氮气）也可能渗透并污染样本，这些不利因素均可能误导实验室的分析结果。因此，在样本采集过程中，都必须确保油样与空气保持绝对的隔离状态，且样本容器必须完全注满，以防止任何形式的外部污染。为实现这一目的，采用高质量的注射器或铝瓶作为样本容器被视为最佳实践。这些容器不仅能够有效抵御外界压力变化（如航空货运过程中的压力波动），还能最大限度地减少气体渗透的风险。
IEC 60567标准建议,每个实验室需要确定自己的准确度或不确定性，并将此信息提供给其用户，这也是官方认可的实验室需要遵守的要求。若实验室未公开其不确定性的官方数据，建议进一步询问其是否参与了任何国际间实验室比较测试（即循环测试），并了解相关测试结果是否可用。此类测试结果能较好地表明近似的不确定性水平。
对于实验室DGA，IEC 60567与ASTM D3612作为两大全球性标准并行不悖，但它们在处理气体体积时的基准温度设定上存在显著差异：ASTM标准采用0°C，而IEC标准则采用20°C。这一细微差别在定义相同样本的气体浓度时，可能引发高达约8%的偏差。因此，在比较监测系统或实验室DGA结果时，务必注意将所有ppm测量值统一转换至相同条件，即要么转换为ASTM标准的0°C，要么转换为IEC标准的20°C。
在线DGA监测系统
在线DGA监测系统可测量7种关键故障气体，能在变压器内部故障的萌芽期便实现准确识别。若不使用这种方法，则可能无法在常规油样采集间隔之间发现这些故障。在实验室分析中，为了获得有用的输入以进行变压器状态评估，每个油样及其分析必须具有代表性。在线监测系统可提供更大的灵活性，还可以通过求平均值确保用于诊断的数据的可靠性。未求平均值的数据可用于快速诊断不断发展中的故障。使用在线监测系统跟踪气体变化率相较于实验室样本分析更为可靠。
大多数监测系统在进行校准时，均会依据可追溯的参考气体来界定其准确度标准。然而，值得注意的是，部分监测系统可能会使用油中气体标准样本作为参考。交付的DGA监测系统应始终附有校准证书，显示监测系统与参考之间的差异。此外，校准证书还需明确注明所采用的校准方法及其是否可溯源至国际公认的参考标准。但是，报告的准确度规格并不完全直接适用于运行中的实际变压器，因为变压器中的油及其分配系数很可能与监测系统校准中使用的油及其分配系数不同。
为了更真实地评估监测系统的实际性能，理想的方法是在带电变压器上进行长期（如六个月）的持续性测试。此期期间，应至少同步采集三至五个油样，并最好交由两家独立实验室——可为流程提供不确定性值——进行测试。
比较在线监测系统和实验室DGA
在比较评估在线监测系统与实验室参照数据时，必须考虑到样本质量和实验室过程的不确定性。此外还需谨记，任何一种分析方法(无论是实验室DGA还是在线监测系统) 都有其自身的不确定性。因此，在比较结果并据此对监测性能做出结论时，这些因素必须被纳入综合考量之中。
同时，值得注意的是，即便样本质量达到极高标准，近乎完美，结果也会存在一些差异。而如果使用的方法遵循不同的标准，则可能会出现显著偏差。
维萨拉可靠的DGA 监测解决方案
维萨拉DGA监测技术具有多重优点，通过准确可靠的数据，可助力客户作出更明智的决策：
稳定性：高气体抽取率、真空红外参考方法和自动校准使得结果更可靠、长期稳定性更高。
使用寿命长：通过坚固的设计和油气处理系统密封的金属结构,实现免维护运行；光学红外测量模块中无移动部件；无需耗材也无需气瓶。
开箱即用性能：在线DGA监测提供变压器状况的实时视图，支持及时采取纠正措施。
包括Optimus™ DGA监测系统在内的维萨拉多组分气体DGA监测系统是用于保护关键变压器的理想之选，它可以帮助客户了解变压器状况。而维萨拉MHT410等单组分气体监测系统则可用作单纯提供早期警告的指示工具。
尤为值得一提的是，就在今年7月，维萨拉Optimus™ OPT100油中溶解气体在线监测装置，成功通过了中国电科院型式认证试验，并荣获其颁发的A级证书。这一殊荣不仅意味着维萨拉Optimus™ OPT100的可靠性能得到了国家电网公司权威检验机构的认可与推荐，更为其在全国范围内电网系统中的广泛应用铺设了坚实的基石。
